JPH11336655A - アキシャル形ピストンポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アキシャルピストンポンプのシリンダへの吸
入経路の形状を改良することにより、シリンダ内への油
の吸入性能の向上を図り、キャビテーション及びエロー
ジョンの防止及び騒音の低減を図る。 【解決手段】 アキシャル形ピストンポンプのシリンダ
ブロック(2)に、ピストン(41,42)を往復摺動可能に収容
する第１及び第２の２列のシリンダ列(4a,4b)と、ピス
トン(41,42)の往復動の行程を調整する可変斜板(5)とを
備える。内周側の第１シリンダ列(4a)と連通する第１及
び第２の２つのポート群(21,22)をシリンダブロック(2)
のポート側端面(2a)の同心円周位置に形成し、それらの
内周側に、外周側の第２シリンダ列(4b)と連通する第３
ポート群(23)を配設する。第２シリンダ列(4b)のシリン
ダ室(25)と第３ポート群(23)とをポンプ軸(1)に対して
傾斜した連通路(26)により連通させる。この連通路(26)
の第３ポート群(23)に対する接続部分の断面形状を滑ら
かな曲面で形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧液を各種アクチ
ュエータに供給してこれらアクチュエータを作動させる
液圧ピストンポンプに関する。さらに詳しくは、本発明
は、ショベルに代表される建設機械等の動力源として用
いられるアキシャル形のピストンポンプに係る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ショベル等の建設機械には、
特開平９−２８０１６１号公報に開示されているよう
に、多流量のアキシャルピストンポンプが使用されてい
る。このポンプは、例えば、ショベルの右側走行系、左
側走行系及び旋回系にそれぞれ圧油を供給する３系統の
独立した油圧供給系統を備えている。右側走行系と左側
走行系とを互いに独立した系統とすることにより、これ
ら各走行系にかかる負荷が互いに異なるときであっても
走行直進性の維持が可能である。また、走行系と旋回系
とを独立した系統とすることにより、走行中であっても
旋回系の操作感を良好に保ち、かつ、旋回系の操作中に
も走行直進性を維持できる。

【０００３】また、上記公報に開示されているポンプの
シリンダブロックには、内周側に位置する内側シリンダ
列と外周側に位置する外側シリンダ列とが形成されてい
る。シリンダブロックのポート側端面には、ポンプ軸を
中心とする互いに異なる直径を有する同心円周位置に形
成された３つのポート群が形成されている。外側シリン
ダ列の各シリンダ室のうちの半分は、上記３つのポート
群のうち１つのポート群に連通している。他の半分のシ
リンダ室は、他の１つのポート群に連通している。ま
た、内側シリンダ列は、残りの１つのポート群に連通し
ている。

【０００４】上記ポート側端面に摺接するバルブプレー
トの吐出側には、上記各ポート群に個別に連通可能なよ
うに内外周方向に３つの円弧状の吐出側貫通孔が形成さ
れている。つまり、これらの各吐出側貫通孔を介して各
々独立に圧油を吐出する。これにより、１つのポート群
からは右側走行系に、他の１つのポート群からは左側走
行系に、残りの１つのポート群からは旋回系にそれぞれ
油圧が独立して供給される。つまり、１つのシリンダブ
ロックから３本の独立した吐出流が供給可能である。

【０００５】また、本発明の発明者らは、上述したよう
に１つのシリンダブロックから３本の独立した吐出流を
供給可能とするポンプにおいて、図１０及び図１１に示
すように外側シリンダ列(a)が内側シリンダ列(b)の外周
側に配設されているのに対し、この外側シリンダ列(a)
からの圧油の供給経路(c)をシリンダブロック(d)のポー
ト側端面(e)における内周側に位置するポート群(f)に連
通させる構成を提案している（特願平８−３０４６７７
号）。この構成によれば、この供給経路(c)と連通する
吐出側貫通孔(h)がバルブプレート(g)の内周側に形成さ
れてその開口断面積が比較的小さく設定される。これに
より、上記吐出側貫通孔(h)を介して上記ポート側端面
(e)に作用する吐出圧が比較的小さくできる。この吐出
圧は、シリンダブロック(d)をバルブプレート(g)から引
き離そうとする引離し力として作用しているため、この
吐出圧を抑えることで、シリンダブロック(d)とバルブ
プレート(g)との隙間からの圧油の漏出量が低減できて
動力損失の低減と吐出圧の維持とを図ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したよ
うな、外側シリンダ列(a)からの圧油の供給経路(c)をシ
リンダブロック(d)のポート側端面(e)における内周側に
位置するポート群(f)に連通させる構成では、この経路
長さが比較的長くなると共に、この供給経路(c)の途中
で経路を屈曲させる必要がある。このため、シリンダ内
への油の吸入時には、この屈曲部分で油の流れに剥離が
生じてしまう。具体的には、図１１における(B)部分で
は油の流線方向が略９０°変化するために、この剥離が
生じやすくなっている。このような状況では、シリンダ
内への油の吸入性能が十分に得られず、この剥離に伴う
キャビテーションが発生し、ポンプ効率の低下を招いて
しまう。また、このキャビテーションによって発生した
気体はシリンダ内で圧縮されることになり、この圧縮に
よってエロージョンや騒音が発生してしまう。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、アキシャルピ
ストンポンプのシリンダへの吸入経路の形状を改良する
ことにより、シリンダ内への油の吸入性能の向上を図
り、ポンプ効率を向上させ、またエロージョンの防止及
び騒音の低減を図ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、シリンダへの吸入経路を、シリンダブロ
ックの回転によって生ずる遠心力を有効利用してシリン
ダ内へ円滑に流入できる形状にした。

【０００９】具体的に、第１の解決手段は、図１に示す
ように、流体の吸入ポート(31)及び排出ポート(34)を有
するバルブプレート(3)と、該バルブプレート(3)に摺接
しながら回転するシリンダブロック(2)と、該シリンダ
ブロック(2)に形成され、ピストン(42)が収納された複
数のシリンダ(25,25,…)とを備え、上記シリンダ(25)の
作用室側の端部が、連通路(26)を介してシリンダブロッ
ク(2)の端面(2a)に開口し、該連通路(26)におけるシリ
ンダブロック端面(2a)の開口(23a)がシリンダブロック
(2)の回転に伴って上記吸入ポート(31)と排出ポート(3
4)とに交互に連通するアキシャル形ピストンポンプにを
前提とする。このポンプに対し、上記シリンダ(25)を、
開口(23a)よりもシリンダブロック(2)の外周側に位置さ
せる一方、上記連通路(26)を、流体がシリンダブロック
(2)の回転によって生ずる遠心力により開口(23a)からシ
リンダ(25)へ円滑に流入する形状に形成している。

【００１０】この特定事項により、シリンダブロック
(2)の回転に伴い、ピストン(42)が往復動する。この往
復動により、吸入ポート(31)に連通するシリンダ(25)内
に流体が吸入され、この流体は、シリンダブロック(2)
が回転してシリンダ(25)が吐出ポート(34)に連通した際
に吐出される。上記吸入行程において、流体は、シリン
ダブロック(2)の回転によって生ずる遠心力により連通
路(26)を経てシリンダ(25)へ円滑に流入する。このた
め、流体の流線方向が急に変化することに伴うキャビテ
ーションの発生が回避できる。

【００１１】第２及び第３の解決手段は、連通路(26)の
形状を特定したものである。つまり、第２の解決手段
は、第１の解決手段のアキシャル形ピストンポンプにお
いて、流体を開口(23a)から遠心方向に導く連通路(26)
の曲り部のシリンダブロック外周側壁面を、滑らかな曲
面に形成している。第３の解決手段は、第１の解決手段
のアキシャル形ピストンポンプにおいて、連通路(26)に
おける開口(23a)側の端部を、シリンダブロック(2)の回
転方向に対応した周方向寸法が開口(23a)に向かって漸
次大きくなる滑らかな曲面で形成している。

【００１２】これら特定事項により、シリンダ(25)への
流体の流入を円滑に行うことができる。特に、第２の解
決手段では、シリンダブロック(2)の遠心力を有効利用
した流体の流入動作を行うことができる。

【００１３】第４の解決手段は、１つのシリンダブロッ
ク(2)から複数系統の流体供給を行い得るようにしたも
のである。つまり、第１の解決手段のアキシャル形ピス
トンポンプにおいて、シリンダブロック(2)に、シリン
ダ(25)より内周側に位置する複数の内側シリンダ(24a,2
4b)を同心円上に形成する。該内側シリンダ(24a,24b)の
作用室側の端部を、連通路を介してシリンダブロック
(2)の端面(2a)に開口する。一方、バルブプレート(3)
に、一部の内側シリンダ(24a)における連通路の開口(21
a)が連通する第１排出ポート(32)と、他の内側シリンダ
(24b)における連通路の開口(22a)が連通する第２排出ポ
ート(33)とを形成している。

【００１４】この特定事項により、シリンダブロック
(2)の回転に伴う各ピストン(41,42)の往復動により、バ
ルブプレート(3)に形成された３つの吐出側貫通孔(32,3
3,34)からそれぞれ独立に圧液が吐出される。このた
め、１台のピストンポンプの１個のシリンダブロック
(2)から圧液を３本の独立した吐出流として供給するこ
とが可能になる。

【００１５】第５の解決手段は、本発明に係るアキシャ
ルピストンポンプの適用形態を特定したものである。つ
まり、このピストンポンプを油圧ショベルに適用してい
る。具体的には、第４の解決手段のアキシャル形ピスト
ンポンプにおいて、原動機の出力によりシリンダブロッ
ク(2)を回転させる。また、外側のシリンダ(25)が油圧
ショベルの旋回系に、一部の内側シリンダ(24a)が油圧
ショベルの一方の走行系に、他の内側シリンダ(24b)が
油圧ショベルの他方の走行系にそれぞれ液圧を供給する
ようにしている。

【００１６】この特定事項により、アキシャルピストン
ポンプの適用形態が具体化でき、また、第１の解決手段
における作用により、油圧ショベルの各駆動系の駆動動
作を良好に行うことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。本形態は、本発明に係るアキシャル
形ピストンポンプを油圧ショベルの油圧ポンプに適用し
た場合について説明する。

【００１８】−ポンプの全体構成の説明− 図１は、本実施形態に係る可変容量形のアキシャルピス
トンポンプ(以下、単にポンプという)を示している。図
中(1)は図示しない原動機（エンジン）により回転駆動
されるポンプ軸、(2)はこのポンプ軸(1)と一体に回転す
る円柱状のシリンダブロック、(3)はこのシリンダブロ
ック(2)のポート側端面(2a)に対して油密に摺動可能に
接合されて上記シリンダブロック(2)から吐出される圧
油を分配するバルブプレートである。また、(4a)は上記
シリンダブロック(2)の内周側部分に配設された第１シ
リンダ列、(4b)はその外周側部分に配設された第２シリ
ンダ列、(41,41,…,42,42,…)はこれらのシリンダ列(4
a,4b)を構成する各シリンダ室(24,24,…,25,25,…)内に
収容されたピストン、(5)はこれらピストン(41,41,…,4
2,42,…)の往復動の行程を増減変更調整する可変斜板、
(6)はこの可変斜板(5)をその傾斜角度が増加する方向に
付勢するバネ機構である。さらに、(7)は上記第２シリ
ンダ列(4b)からの吐出圧を受けて上記ポンプ軸(1)の先
端面(1a)を押圧するバランスピストン機構、(8)は上記
シリンダブロック(2)の外周面に全周にわたって配設さ
れた滑り軸受により構成されたジャーナル軸受、(9)は
上記シリンダブロック(2)等を収容するケーシング本
体、(10)はこのケーシング本体(9)の開口端（図中左側
端）を閉止するエンドキャップである。上記ケーシング
本体(9)は、円筒状のセンタボディ(9a)と、該センタボ
ディ(9a)の一端面（図１の右側端面）に取り付けられた
フロントキャップ(9b)とを備えている。そして、上記ケ
ーシング本体(9)及びエンドキャップ(10)により構成さ
れるポンプケーシングの内部が油に満たされている。

【００１９】上記ポンプ軸(1)は、基端側(同図の右側)
で軸受(1b)により中心軸(X)の回りに回転自在に支持さ
れている。このポンプ軸(1)の先端側(同図の左側)は、
シリンダブロック(2)の中心部に対し斜板側(同図の右
側)から途中まで挿入されて非貫通状態になっている。
このポンプ軸(1)の先端部は、スプライン(1c)を介して
シリンダブロック(2)と結合している。これによって、
シリンダブロック(2)とポンプ軸(1)とは、互いに上記中
心軸(X)方向に相対変位可能な状態で一体に回転するよ
うに組み付けられている。

【００２０】上記シリンダブロック(2)の内部には、図
２（図１におけるＹ−Ｙ線に沿った断面図）及び図３
（シリンダブロック(2)の斜板側端面を示す図）にも示
すように、ポンプ軸(1)を中心として円周方向に列状に
形成され、上記ピストン(41,41,…)をポンプ軸(1)の長
手方向に往復摺動可能に収容する１０個の内側シリンダ
としての上記シリンダ室(24,24,…)が形成されている。
これらシリンダ室(24,24,…)により上記第１シリンダ列
(4a)が構成される。また、この第１シリンダ列(4a)の外
周側には、上記ピストン(42,42,…)をポンプ軸(1)の長
手方向に往復摺動可能に収容する５個の外側シリンダと
しての上記シリンダ室(25,25,…)が形成されている。こ
れらシリンダ室(25,25,…)により上記第２シリンダ列(4
b)が構成される。

【００２１】上記シリンダブロック(2)のポート側端面
(2a)(図４参照)には、上記ポンプ軸(1)を中心とする３
個の同心円周位置にポート群(21,22,23)が形成されてい
る。外周寄りの第１円周位置には第１ポート群(21)を構
成する各ポート(21a)が等間隔に５個形成されている。
これらの各ポート(21a)は、上記第１シリンダ列(4a)内
に一つおきに配設された第１グループの５個のシリンダ
室(24a,24a,…)の各々に対し、これらの各シリンダ室(2
4a)の略中心位置から上記ポンプ軸(1)方向に延びる連通
路により個別に連通されている(図５参照)。また、その
内側の第２円周位置には第２ポート群(22)を構成する各
ポート(22a)が等間隔にかつ上記第１ポート群(21)の各
ポート(21a)に対して交互に５個形成されている。この
第２ポート群の各ポート(22a)は、上記第１シリンダ列
(4a)のうちの上記第１グループ以外の第２グループの５
個のシリンダ室(24b,24b,…)に対し、これらの各シリン
ダ室(24b)の上記ポンプ軸(1)寄りの位置からそのポンプ
軸(1)方向に延びる連通路により個別に連通している。
さらに、最も内周寄りの第３円周位置には第３ポート群
(23)を構成する５個のポート(23a,23a,…)が等間隔に形
成されている。これら各ポート(23a)は、シリンダブロ
ック(2)の半径方向に内周側から外周側まで延びるよう
に放射状に形成された第１連通路(26,26,…)により、上
記第２シリンダ列(4b)を構成する第３グループの各シリ
ンダ室(25)と個別に連通している。

【００２２】なお、上記ポート側端面(2a)には、ポンプ
軸(1)の中心軸(X)を中心として第３ポート群(23)の内周
側に円形凹部(2c)が、また、第３ポート群(23)と第２ポ
ート群(22)との中間位置には円環状の第１環状溝部(2d)
が、更に、第１ポート群(21)の外周側には円環状の第２
環状溝部(2e)がそれぞれ同心状に形成されている。そし
て、上記円形凹部(2c)と第１環状溝部(2d)とがそれぞれ
図示しない連通路によりケーシング本体(9)内に連通さ
れてドレン通路とされている。また、上記第２環状溝部
(2e)がその外周縁から半径方向外方へ延びる５本の凹溝
部(2f,2f,…)により上記ケーシング本体(9)内に連通さ
れてドレン通路とされている。さらに、上記円形凹部(2
c)と第１環状溝部(2d)との間及びこの第１環状溝部(2d)
と第２環状溝部(2e)との間は、それぞれ、上記第１，第
２又は第３ポート群(21,22,23)を囲むシール部となって
いる。

【００２３】上記シリンダブロック(2)の斜板側端面(2
b)(図１参照)には、その内周側において上記第１シリン
ダ列(4a)を構成するシリンダ室(24,24,…)が開口し、ま
た外周側において上記第２シリンダ列(4b)を構成するシ
リンダ室(25,25,…)が開口している。また、これらシリ
ンダ室(24,25)に挿通される各ピストン(41,42)はその基
端側が上記各シリンダ室(24,25)内に収容される一方、
その先端側が上記開口から可変斜板(5)に向かって突出
してその先端部に配設されたスリッパ(43,44)を介して
上記可変斜板(5)に摺動可能に当接している。そして、
上記各ピストン(41,42)は、上記シリンダブロック(2)の
回転により、上記ポンプ軸(1)の回りを公転するととも
にこのポンプ軸(1)の長手方向に可変斜板(5)の傾斜角度
に応じて往復動する。なお、図１において、(45)は上記
各ピストン(41,42)とスリッパ(43,44)とを連結する押え
板であり、(46)はこの押え板(45)をポンプ軸(1)に対し
て回転可能に連結する押え板ガイドである。

【００２４】上記バルブプレート(3)(図６参照)は、上
記エンドキャップ(10)の内面に接合される一方、上記シ
リンダブロック(2)のポート側端面(2a)に対して摺動可
能に接合されている。このバルブプレート(3)における
上記ポンプ軸(1)を中心とする円周方向の略半分を占め
る吸入側範囲(同図における下側範囲)には、幅広の略円
弧形状の吸入ポートとしての吸入側貫通孔(31)が、上記
ポート側端面(2a)に配設された３つのポート群(21,22,2
3)の各ポート(21a,…,22a,…,23a,…)の略半数に対し同
時に連通可能に配設されている。そして、この吸入側貫
通孔(31)は、上記エンドキャップ(10)内に形成された後
述の吸入側通路(10a)と上記ポート(21a,…,22a,…,23a,
…)とを連通させて図示しない油タンクからシリンダ室
(24,24,…,25,25,…)内に油を供給する。

【００２５】また、上記バルブプレート(3)の上記ポン
プ軸(1)を中心とする円周方向の略半分を占める吐出側
範囲(図６における上側範囲)には、上記ポンプ軸(1)を
中心とする同心円周位置に３個の略円弧形状の吐出側貫
通孔(32,33,34)が形成されている。最外周側の第１排出
ポートとしての第１吐出側貫通孔(32)は、第１ポート群
(21)を構成する開口としてのポート(21a,21a,…)のうち
の略半数と同時に連通可能に配設されている。また、こ
の第１吐出側貫通孔(32)の内周側に形成された第２排出
ポートとしての第２吐出側貫通孔(33)は、第２ポート群
(22)を構成する開口としてのポート(22a,22a,…)のうち
の略半数と同時に連通可能に配設されている。更に内周
側の排出ポートとしての第３吐出側貫通孔(34)は第３ポ
ート群(23)を構成する開口としてのポート(23a,23a,…)
のうちの略半数と同時に連通可能に配設されている。こ
こで、上記第３吐出側貫通孔(34)は、３つの吐出側貫通
孔(32,33,34)のうちの最も内周側に形成されており、そ
の周方向長さが小さめになっていて(図例では、第１吐
出側貫通孔(32)の半分程度)、この第３吐出側貫通孔(3
4)の開口断面積は、比較的小さいものになっている。そ
して、上記ピストン(41,41,…,42,42,…)の往復動によ
り、上記各グループのシリンダ室(24a,…,24b,…,25,
…)内の圧油が上記各群のポート(21a,…,22a,…,23a,
…)から吐出され、各々独立に上記各吐出側貫通孔(32,3
3,34)を通過してエンドキャップ(10)内に形成された後
述の第１吐出側通路(10b)，第２吐出側通路(10c)又は３
吐出側通路(10d)へと分配されるようになっている。

【００２６】上記可変斜板(5)は、その上面(図１の左側
面)に摺動面(51a)を有するドーナツ形状の本体部(51)
と、この本体部(51)の中心位置に対しバネ機構(6)側に
オフセットした回転中心位置(A)を通るようにその本体
部(51)の外周面から外方に突出して形成された回転軸(5
2)と、上記本体部(51)に対しその回転軸(52)に直交する
方向の一端側(図１の上端側)で外周面から外方に突出す
る突出部(53)とにより構成されている。そして、上記可
変斜板(5)は、上記回転軸(52)のオフセット配置によ
り、圧油を吐出するピストン(41,41,…,42,42,…)の反
力を受けて傾斜角度が減少する向き(図１における反時
計回り)の自己復帰モーメントが発生するようになって
いる。また、上記可変斜板(5)は、その突出部(53)がケ
ーシング本体(9)の底壁部(図１の右側壁部)に当接して
それ以上の回動が阻止された状態で傾斜角度が最大(例
えば、１７度)の傾斜状態になる一方、反対側に回動し
て本体部(51)が上記ケーシング本体(9)の底壁部に当接
してそれ以上の回動が阻止された状態で傾斜角度が零度
の中立状態になるように構成されている。そして、この
可変斜板(5)の傾斜角度により、上記摺動面(51a)に対し
スリッパ(43,43,…,44,44,…)を介して摺接しているピ
ストン(41,41,…,42,42,…)の往復動の行程が増減変更
調整されるようになっている。

【００２７】上記バネ機構(6)は、互いに同軸に配置さ
れた２つのコイルスプリング(61,62)を備えている。こ
れらコイルスプリング(61,62)は、エンドキャップ(10)
に摺動自在に装着された支持部材(63)と、可変斜板(5)
の突出部(53)に当接された当接部材(64)との間に縮装さ
れている。これにより、コイルスプリング(61,62)は、
可変斜板(5)を、その傾斜角度に略比例する両コイルス
プリング(61,62)の押圧付勢力で最大傾斜側(図１の時計
回り)へ付勢している。

【００２８】上記バランスピストン機構(7)(図１，図２
及び図７参照)は、シリンダブロック(2)内のポート側に
おいて、ポンプ軸(1)の中心軸(X)を中心とする最内周側
に周方向に等間隔に配設され、それぞれ、そのポンプ軸
(1)の先端面(1a)に対向して開口する一方、上記中心軸
(X)方向に延びるように形成された円形断面を有する５
個のバランスシリンダ室(71,71,…)と、これら各バラン
スシリンダ室(71)内に、基端側を各バランスシリンダ室
(71)に対し液密かつ相対摺動可能に収容される一方、先
端側を上記ポンプ軸(1)の先端面(1a)に当接するように
配設された略円柱形状のバランスピストン(72,72,…)と
により構成されている。また、上記各バランスシリンダ
室(71)は、第２連通路(27,27,…)によって第１連通路(2
6,26,…)と個別に連通されて第２シリンダ列(4b)から吐
出圧が導かれるように構成されており、この吐出圧を受
けたバランスピストン(72,72,…)がポンプ軸(1)の先端
面(1a)を押圧する反力により、シリンダブロック(2)に
バルブプレート(3)側への押圧力が加わるようになって
いる。

【００２９】上記ジャーナル軸受(8)は、シリンダブロ
ック(2)の外周面と、ケーシング本体(9)の内周面との間
に配設されており、シリンダブロック(2)の外周面との
間に油膜を形成して、この油膜によりシリンダブロック
(2)を径方向に支持している。

【００３０】上記エンドキャップ(10)には、吸入側通路
(10a)(図７参照)と第１、第２、第３の３個の吐出側通
路(10b,10c,10d)とが形成され、各々バルブプレート(3)
に形成された各吐出側貫通孔(32,33,34)と吸入側貫通孔
(31)とを介してシリンダ室(24a,…,24b,…,25,…)と個
別に連通している。そして、上記第１吐出側通路(10b)
は図示省略のショベルの左側走行系統と、上記第２吐出
側通路(10c)は上記ショベルの右側走行系統と、上記第
３吐出側通路(10d)は上記ショベルの旋回系統と各々油
圧配管により独立に接続している。また、上記吸入側通
路(10a)は油圧配管により上記ショベルに配設された油
タンク(図示省略)に接続している。さらに、その吸入側
通路(10a)はドレン通路(10e)によりケーシング本体(9)
の内部に連通しており、シリンダブロック(2)の吐出側
でそのポート側端面(2a)とバルブプレート(3)との隙間
から上記ケーシング本体(9)内に漏出する圧油がこのケ
ーシング本体(9)内から上記吸入側通路へ還流するよう
になっている。

【００３１】なお、図１において、(11)はポンプ軸(1)
により回転駆動されるトロコイドポンプである。このト
ロコイドポンプ(11)は、ケーシング本体(9)内の油を吸
込み、そのケーシング本体(9)に形成された通路(11b)を
介してショベルの図示しないパイロット操作回路に圧油
を供給するようになっている。

【００３２】−実施形態の特徴とする構成の説明− 次に、本形態の特徴とする構成について説明する。本形
態は、第１連通路(26)と第３ポート群(23)のポート(23
a)との接続部分の形状に特徴がある。図８に示すよう
に、第１連通路(26)は、ポート(23a)との接続部分であ
る曲り部の断面形状が滑らかな曲面で形成されている。
特に、この第１連通路(26)においてシリンダブロック
(2)の外周側に位置する壁面（図中Ｃで示す壁面）が滑
らかな曲面（例えば断面が半径８mmの円弧面）で形成さ
れている。このため、ピストン(42)が吸入行程にある場
合に、第３グループのシリンダ室(25)に流入する油が円
滑にシリンダ室(25)内に流入されることになる。つま
り、この第１連通路(26)の入口部分で流線方向が急激に
変化してキャビテーションが発生するといったことを回
避するようになっている（図８の矢印は油の流線を示し
ている）。特に、図１１に示すような従来のものでは、
図中の(B)領域でキャビテーションが生じやすくなって
いた。本形態のような断面形状によれば、このような状
況を生じることが無くなる。

【００３３】更に、この第１連通路(26)の入口部分での
油の流入を円滑に行うために、図３に示すように、第１
連通路(26)の入口部分の断面形状を、第３ポート群(23)
のポート(23a)に向かって次第に周方向の寸法を大きく
するような曲面(B)で形成している。これによっても、
油が円滑にシリンダ室(25)内に流入されることになり、
この第１連通路(26)の入口部分で流線方向が急激に変化
してキャビテーションが発生するといったことが回避で
きる（図３の矢印は油の流線を示している。同様に、図
１０の矢印は同部分での油の流線を示している）。

【００３４】−ポンプの運転動作の説明− 次に、本実施形態に係るポンプの作動及びその作用・効
果を説明する。まず、原動機の運転によりポンプ軸(1)
を回転させると、ピストン(41,41,…,42,42,…)が最大
傾斜状態の可変斜板(5)に沿って最大の往復行程を往復
動することにより最大量の油を吸入して最大量の圧油を
吐出する。この際、第１グループのシリンダ室(24a,24
a,…)内の圧油は第１ポート群(21)と第１吐出側貫通孔
(32)とを通過して第１吐出側通路(10b)に、第２グルー
プのシリンダ室(24b,24b,…)内の圧油は第２ポート群(2
2)と第２吐出側貫通孔(33)とを通過して第２吐出側通路
(10c)に、そして、第３グループのシリンダ室(25,25,
…)内の圧油は第３ポート群(23)と第３吐出側貫通孔(3
4)とを通過して第３吐出側通路(10d)にそれぞれ独立に
流通し、油圧配管を介してショベルの各油圧系統に独立
に供給される。ここで、上記第１グループのシリンダ室
(24a,24a,…)から吐出される第１吐出流と第２グループ
のシリンダ室(24b,24b,…)から吐出される第２吐出流と
は、どちらも第１シリンダ列(4a)を構成する等容積のシ
リンダ室(24)から吐出される等量の吐出流であり、この
両吐出流をそれぞれ上記ショベルの左右の走行系に独立
に供給することにより、このショベルの走行直進性を良
好なものとすることができる。また、上記第３グループ
のシリンダ室(25,25,…)から吐出される第３吐出流をシ
ョベルの旋回系に供給することにより、この旋回系を上
記左右の走行系の作動に影響されずに操作することがで
き、その操作性を良好なものとすることができる。つま
り、１個のシリンダブロック(2)からショベルの３系統
の油圧系統に独立に圧油を供給することができ、ポンプ
全体としてのコンパクト化を図ることができる。

【００３５】また、可変斜板(5)が、吐出側のピストン
(41,42)を介して作用するポンプの吐出圧を受け、バネ
機構(6)の押圧付勢力に抗して傾斜角度が減少する向き
に回転するようになっているため、この可変斜板(5)
は、上記吐出側の油圧力とバネ機構(6)の押圧付勢力と
が均衡した状態で角度維持されることになる。これによ
り、上記第１吐出流、第２吐出流及び第３吐出流のそれ
ぞれをそれらの吐出圧の増大に従い減少させることがで
きるため、走行系及び旋回系の油圧の増大に伴い原動機
がオーバーロード運転となることを防止し、かつ、リリ
ーフ弁を開放する頻度を低減して動力損失を低減させる
ことができる。つまり、上記ポンプの流量・圧力制御と
して負荷の合計に基づく総合的な全馬力制御を行うこと
により原動機の出力のさらなる有効利用が図られる。

【００３６】さらに、上記ポンプにおいては、第２シリ
ンダ列(4b)が第１シリンダ列(4a)の外周側に配設されて
いるものの、この第２シリンダ列(4b)と連通される第３
ポート群(23)がシリンダブロック(2)のポート側端面(2
a)における内周側に配設されている。このため、この第
３ポート群(23)と連通される第３吐出側貫通孔(34)がバ
ルブプレート(3)の内周側に形成されてその開口断面積
が比較的小さく設定されており、また、上記ポート側端
面(2a)において第３ポート群(23)を囲むように配設され
たシール部の面積も比較的小さく設定されている。この
ため、上記第３吐出側貫通孔(34)を介して上記ポート側
端面(2a)に作用する吐出圧によりこのシリンダブロック
(2)をバルブプレート(3)から引き離そうとする引離し力
が比較的小さくすることができる。これにより、そのシ
リンダブロック(2)とバルブプレート(3)との隙間からの
圧油の漏出量を低減させて動力損失の低減と吐出圧の維
持とを図ることができる。

【００３７】そして、上述したように、第３グループの
シリンダ室(25)と第３ポート群(23)のポート(23a)とを
接続する第１連通路(26)は、ポート(23a)との接続部分
の断面形状が滑らかな曲面で形成されている。また、第
１連通路(26)の入口部分の断面形状は、第３ポート群(2
3)のポート(23a)に向かって次第に周方向の寸法を大き
くするような曲面で形成されている。このため、ピスト
ン(42)が吸入行程にある場合に、第３グループのシリン
ダ室(25)に流入する油を円滑にシリンダ室(25)内に流入
させることができる。特に、第１連通路(26)の前者の構
成では、回転するシリンダブロック(2)に作用する遠心
力を有効に利用してシリンダ室(25)内に油を円滑に流入
することが可能である。その結果、油の流線方向が急に
変化することに伴うキャビテーションの発生が回避で
き、ポンプ効率の向上を図ることができる。また、従来
では、このキャビテーションによって発生した気体がシ
リンダ内で圧縮されてエロージョンや騒音が発生してい
た。本形態によれば、このエロージョンや騒音の発生を
回避することができる。

【００３８】＜実験例＞上記の効果を確認するために行
った実験結果について説明する。この実験は、従来例と
して図１１に示すように油の通路(c)に略直角に屈曲す
る屈曲部を備えたものと、上述した本実施形態の連通路
(26)を備えたものとを用い、ポンプ回転数を変化させな
がらポンプ吐出流量を計測することにより行った。

【００３９】図９は、この実験結果を示している。破線
が従来構成のものであり、実線が本形態の構成のもので
ある。このように、低回転域では、両者ともに回転数が
高くなるに従って吐出流量は増大する。ところが、高回
転域では、従来構成のものでは回転数が高くなるに従っ
て吐出流量は減少する。これはシリンダブロック内の油
通路の途中でキャビテーションが発生していることが原
因であると考えられる。これに対し、本形態の構成のも
のでは、高回転域においても回転数が高くなるに従って
吐出流量は増大している。つまり、連通路(26)の形状を
改良することでキャビテーションの発生を回避し、これ
によってポンプ効率の向上を図ることができたことが確
認された。

【００４０】＜他の実施形態＞なお、本発明は上述した
実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施
形態を包含するものである。すなわち、上記実施形態で
は、可変容量形ピストンポンプとして油圧ピストンポン
プに適用しているが、これに限らず、油以外の液体を用
いる液圧ポンプに適用してもよい。

【００４１】上記実施形態では、可変斜板(5)の傾斜角
度を調整する機構として、可変斜板(5)の回転中心をバ
ネ機構(6)側へオフセット配置するようにしているが、
これに限らず、種々の機構が適用可能である。

【００４２】上記実施形態では、第１シリンダ列(4a)を
１０本のシリンダ室で構成するとともに、第２シリンダ
列(4b)を５本のシリンダ室で構成するようにしている
が、これに限らず、第１シリンダ列を１０本以外のシリ
ンダ室で構成してもよく、また、第２シリンダ列を５本
以外のシリンダ室で構成してもよい。

【００４３】上記実施形態では、シリンダブロック(2)
の外周面にジャーナル軸受を配設するようにしている
が、これに限らず、例えば、コロ軸受等他の軸受を配設
することも可能である。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下に述べるような効果が発揮される。請求項１記載の発
明では、アキシャル形ピストンポンプに対し、シリンダ
(25)に流体を吸入する連通路(26)の形状を、シリンダブ
ロック(2)の回転によって生ずる遠心力を有効利用して
流体がシリンダ(25)内へ円滑に流入できるようにした。
このため、流体の流線方向が急に変化することに伴うキ
ャビテーションの発生が回避でき、ポンプ効率の向上を
図ることができる。また、従来では、このキャビテーシ
ョンによって発生した気体がシリンダ内で圧縮されてエ
ロージョンや騒音が発生していた。本発明によれば、こ
のエロージョンや騒音の発生を回避することができ、ピ
ストンポンプの信頼性の向上を図ることができる。

【００４５】請求項２及び請求項３記載の発明によれ
ば、連通路(26)の開口(23a)側の端部の形状を特定する
ことができる。特に、請求項２記載の発明によれば、シ
リンダブロック(2)の遠心力を有効利用した流体の流入
動作を得るための構成が具体化でき、上述した請求項１
記載の発明に係る効果を確実に得ることができる。

【００４６】請求項４記載の発明では、１つのシリンダ
ブロック(2)から複数系統の流体供給を行い得るように
したものである。このため、１台のピストンポンプの１
個のシリンダブロック(2)から圧液を複数の独立した吐
出流として供給することが可能になる。

【００４７】請求項５記載の発明では、本発明に係るア
キシャルピストンポンプを油圧ショベルに適用したもの
である。このため、アキシャルピストンポンプの適用形
態が具体化でき、また、請求項１記載の発明に係る効果
が油圧ショベルの各駆動系に対して得ることができ、そ
の駆動動作を良好にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るアキシャル形ピストン
ポンプを示す縦断面図である。

【図２】図１のＹ−Ｙ線における横断面図である。

【図３】シリンダブロックの斜板側端面を示す図であ
る。

【図４】シリンダブロックのポート側端面を示す図であ
る。

【図５】第１及び第２シリンダ列とポート群との連通状
態を示す模式図である。

【図６】バルブプレートを示す平面図である。

【図７】図２のＺ−Ｚ線における部分断面図である。

【図８】連通路とポートとの接続部分を示す断面図であ
る。

【図９】本発明の効果を確認するために行った実験結果
を示す図である。

【図１０】従来例における図３相当図である。

【図１１】従来例における図８相当図である。

【符号の説明】

(2) シリンダブロック (2a) シリンダブロックのポート側端面 (21a〜23a) ポート（開口） (24a,24b,25) シリンダ室（シリンダ） (26) 第１連通路 (3) バルブプレート (31) 吸入側貫通孔（吸入ポート） (32,33,34) 吐出側貫通孔（排出ポート） (42) ピストン

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体の吸入ポート(31)及び排出ポート(3
   4)を有するバルブプレート(3)と、該バルブプレート(3)
   に摺接しながら回転するシリンダブロック(2)と、該シ
   リンダブロック(2)に形成され、ピストン(42)が収納さ
   れた複数のシリンダ(25,25,…)とを備え、 上記シリンダ(25)の作用室側の端部が、連通路(26)を介
   してシリンダブロック(2)の端面(2a)に開口し、 該連通路(26)におけるシリンダブロック端面(2a)の開口
   (23a)がシリンダブロック(2)の回転に伴って上記吸入ポ
   ート(31)と排出ポート(34)とに交互に連通するアキシャ
   ル形ピストンポンプにおいて、 上記シリンダ(25)は、開口(23a)よりもシリンダブロッ
   ク(2)の外周側に位置する一方、上記連通路(26)は、流
   体がシリンダブロック(2)の回転によって生ずる遠心力
   により開口(23a)からシリンダ(25)へ円滑に流入する形
   状に形成されていることを特徴とするアキシャル形ピス
   トンポンプ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のアキシャル形ピストンポ
   ンプにおいて、 流体を開口(23a)から遠心方向に導く連通路(26)の曲り
   部は、シリンダブロック外周側壁面が、滑らかな曲面に
   形成されていることを特徴とするアキシャル形ピストン
   ポンプ。
3. 【請求項３】 請求項１記載のアキシャル形ピストンポ
   ンプにおいて、 連通路(26)における開口(23a)側の端部は、シリンダブ
   ロック(2)の回転方向に対応した周方向寸法が開口(23a)
   に向かって漸次大きくなる滑らかな曲面に形成されてい
   ることを特徴とするアキシャル形ピストンポンプ。
4. 【請求項４】 請求項１記載のアキシャル形ピストンポ
   ンプにおいて、 シリンダブロック(2)には、シリンダ(25)より内周側に
   位置する複数の内側シリンダ(24a,24b)が同心円上に形
   成され、 該内側シリンダ(24a,24b)の作用室側の端部は、連通路
   を介してシリンダブロック(2)の端面(2a)に開口する一
   方、 バルブプレート(3)には、一部の内側シリンダ(24a)にお
   ける連通路の開口(21a)が連通する第１排出ポート(32)
   と、他の内側シリンダ(24b)における連通路の開口(22a)
   が連通する第２排出ポート(33)とが形成されていること
   を特徴とするアキシャル形ピストンポンプ。
5. 【請求項５】 請求項４記載のアキシャル形ピストンポ
   ンプにおいて、 シリンダブロック(2)は原動機の出力を受けて回転する
   一方、外側のシリンダ(25)は油圧ショベルの旋回系に、
   一部の内側シリンダ(24a)は油圧ショベルの一方の走行
   系に、他の内側シリンダ(24b)は油圧ショベルの他方の
   走行系にそれぞれ液圧を供給することを特徴とするアキ
   シャル形ピストンポンプ。